طوفان ویرانگر ستاره‌ای بر روی ستاره کوتوله‌قرمز مشاهده شد
نوشته دیوید دیوکینسون، Universe Today
ویرایش لیسا لاک، بازبینی اندرو زینین
اولین شناسایی یک پرتاب جرم تاجی (CME) از یک کوتوله‌قرمز کوچک می‌تواند پیامدهای بزرگی برای حیات روی هر سیاره‌ای نزدیک داشته باشد.
در زمین، پرتاب‌های جرم تاجی (CME) همچون آن‌که اوایل این ماه تجربه کردیم، رخدادهایی زیبا و در عین حال مخرب هستند؛ آنها شفق را به سمت جنوب می‌فرستند و سیگنال‌های رادیویی را قطع می‌کنند. اما در اطراف سایر ستارگان، می‌توانند کشنده برای حیات باشند.
این نکته توسط یک شناسایی تازه از CME از یک ستاره کوتوله‌قرمز از کلاس M تأکید شد.
این کشف، اولین شناسایی پرتاب رادیویی نوع II پرانرژی از یک ستاره نزدیک است. مطالعه‌ای تحت عنوان «پرتاب رادیویی از یک پرتاب جرم تاجی ستاره‌ای» در نشریه Nature منتشر شد. پژوهشگران این مطالعه از رادیوتلسکوپ آرایه فرکانس پایین (LOFAR) استفاده کردند که بخشی از پروژه‌ای به نام «مسح آسمان دو‑متری LOFAR» است. LOFAR شامل آرایه‌ای از ۲۰٬۰۰۰ آشکارساز دیپول است که عمدتاً در هلند و کشورهای همسایه پخش شده‌اند.
«این مهم است زیرا این اولین شناسایی مستقیم چنین طوفان ستاره‌ای (CME) در ستاره‌ای دیگر است»، می‌گوید سیریل تاسه (دانشگاه لایدن). «قبلاً فقط نشانه‌های غیرمستقیم داشته‌ایم. اکنون می‌توانیم واقعاً شوک را که در جو ستاره حرکت می‌کند ببینیم، بنابراین مطمئن هستیم که این یک CME است.»
منبع این ستاره کوتوله‌قرمز StKM‑1262 است، ستاره‌ای با ۶۰٪ جرم خورشید ما. این کوتوله‌قرمز در مختصات راست‌بالا 15h 37′ 10″ و زاویه‌عرض +53° 19′ 19″ شمالی روی مرز صورت‌های دراکو/بواتیس واقع شده است، دقیقاً در حاشیهٔ صورت دراکو (اژدها). فاصله این ستاره حدود ۱۳۰ سال نوری است و تا کنون معلوم نشده که سیاره‌ای در اطراف آن چرخیده باشد.
«به‌نظر می‌رسد بسیار قدرتمندتر از یک CME متوسط خورشید ما باشد. بنابراین قرار گرفتن در مسیر آن ایدهٔ خوبی نیست», می‌گوید جو کالینگهام (ASTRON‑دانشگاه آمستردام). «به‌ویژه چون سیارات اطراف کوتوله‌قرمزها، اگر در ناحیهٔ قابل حیات باشند، بسیار نزدیک‌تر به ستاره میزبان خود هستند نسبت به زمین نسبت به خورشید.»
تلسکوپ فضایی XMM‑Newton سازمان فضایی اروپا نیز پی‌گیری مشاهدات را انجام داد و انفجار را در طول موج‌های اشعه ایکس نظارت کرد.
«ما از LOFAR استفاده کردیم تا تابش رادیویی ناشی از شاک را که از طریق هالهٔ ستاره حرکت می‌کند، ببینیم», می‌گوید تاسه. «فرکانس انتشار به چگالی پلاسما وابسته است، بنابراین با LOFAR می‌توانیم شاک را دنبال کنیم. XMM‑Newton، با داده‌های اشعه ایکس خود، به ما کمک می‌کند تا پروفایل چگالی هاله را اندازه‌گیری یا محدود کنیم و می‌توانیم یک معیار فیزیکی برای CME به‌دست آوریم.»
در این مطالعه، ۸۶٬۰۰۰ ستاره تا فاصلهٔ ۱۰۰ پارسک (۳۲۶ سال نوری) از منظومه خورشیدی در طول هشت ساعت بررسی شد تا این کشف انجام شود.
«این ۱۰ تا ۱۰۰٬۰۰۰ برابر روشن‌تر از CMEهای خورشید است», می‌گوید تاسه. «اگر فرض کنیم ستاره به‌طور کامل همرفت‌کننده باشد، احتمالاً مغناطیس قوی‌تری دارد و میدان مغناطیسی قوی‌تری تولید می‌کند که با فوران‌های بزرگ‌تری همراه است.»
کوتوله‌قرمزها ستارگان طوفانی هستند؛ کوچکتر اما بسیار فعال‌تر از خورشید ما. آنها همچنین رایج‌ترین کلاس ستارگان در جهان ما هستند. اما به‌دلیل کم‌نور بودنشان، در حال حاضر هیچ‌یک را نمی‌توان از آسمان‌های شبانهٔ زمین مشاهده کرد.
«از آن‌جا که کوتوله‌قرمزها رایج‌ترین ستارگان در جهان هستند، بیش‌ترین احتمال یافتن سیاره را نیز در خود دارند», می‌گوید کالینگهام. «بنابراین می‌خواهیم تعیین کنیم آیا سیاره‌ای می‌تواند در اطراف این ستارگان قابل زندگی باشد یا نه. اما ما هنوز نمی‌دانستیم این ستارگان چقدر به طوفان‌های عظیم (پرتاب‌های جرم تاجی) می‌پردازند. این موضوع مهم است، چون حتی اگر سیاره در ناحیهٔ قابل حیات باشد، ممکن است ستاره به‌طور مکرر با CMEها به آن ضربه بزنند و جو آن نابود شود.»
یک نکته مثبت کوتوله‌قرمزها این است که آنها سیاراتی به‌اندازهٔ زمین دارند. اکثر سیارات تائیدشدهٔ فراسیاره‌ای به‌دور کوتوله‌قرمزها می‌چرخند، که ۷۵٪ از کل جمعیت ستارگان توالی اصلی را تشکیل می‌دهند. این شامل سیستم مشهور TRAPPIST‑1 و سه‌تایی تازه کشف‌شدهٔ سیارات فراسیاره‌ای در اطراف TOI‑2267 است.
متأسفانه، پیامدهای این کشف چشم‌اندازهای مثبت برای حیات در فراسیاره‌های اطراف ستارگان کوتوله‌قرمز را نشان نمی‌دهند.
این کشف تأیید می‌کند آنچه بسیاری از پژوهشگران مدت‌ها پیش گمان می‌کردند: چشم‌اندازهای حیات در یک فراسیاره که به دور کوتوله‌قرمز می‌چرخد ممکن است ضعیف باشد. اگرچه طول عمر بسیار طولانی کوتوله‌قرمزها در مقیاس تریلیون‌ها سال است، که بسیار بیشتر از سن کنونی ۱۳.۸ بیلیون سالهٔ جهان است، پرتاب‌های جرم تاجی که می‌توانند سیاره‌ها را استریل کنند، یک نقطه ضعف قطعی هستند.
اگرچه چنین ستاره‌ای ممکن است هر ۵۰۰ سال یا حدود آن یک CME قدرتمند آزاد کند، اما حیات برای تکامل زمان نیاز دارد. به‌علاوه، ناحیهٔ قابل حیات اطراف یک کوتوله‌قرمز بسیار کوچک است. می‌توان یک منظومه شمسی را به‌صورت میکروسکوپی در مقایسه با منظومهٔ خودمان تصور کرد. CMEهای موجود در منظومهٔ شمسی ما می‌توانند میدان مغناطیسی‌مان را تا حدودی به سطح زمین فشرده کنند، و یک پرتاب کوتوله‌قرمز می‌تواند به‌طور مؤثری جو یک سیاره را از بین ببرد.
«این نکته را به ما می‌آموزد که «ناحیهٔ قابل حیات» فقط به وجود آب مایع مربوط نمی‌شود», می‌گوید تاسه. «بلکه به محیط مغناطیسی نیز وابسته است. اگر ستاره تعداد زیادی CMEهای خشن تولید کند، سیاره به یک محافظت مغناطیسی قوی برای حفظ جو خود نیاز دارد. بنابراین حیات به‌گونه‌ای که ما می‌شناسیم در اطراف چنین ستارگانی ممکن است دشوارتر باشد.»
«مرحلهٔ بعدی جمع‌آوری داده‌های بیشتر و ساخت آمار واقعی است. با ابزارهای آینده مانند SKA، رویدادهای بیشتری را شناسایی می‌کنیم و می‌فهمیم این CMEهای بزرگ چقدر مکرر رخ می‌دهند و چگونه بر سیارات نزدیک تأثیر می‌گذارند.»
مرحلهٔ بعدی بررسی دقیق‌تر فراسیاره‌های در مدار کوتوله‌قرمزها است. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) در حال کار بر روی تشخیص جوهای فراسیاره‌های به‌اندازهٔ زمین که به دور کوتوله‌قرمزها می‌چرخند، می‌باشد. SKA (آرایهٔ کیلومتر مربع) که در حال حاضر در جنوب آفریقا و استرالیا در حال ساخت است و برای مشاهدات علمی در سال ۲۰۲۷ به‌کار گرفته می‌شود، می‌تواند تنها در سال اول عملیات خود، ده‌ها تا صدها انفجار CME از ستارگان نزدیک را شناسایی کند.
این مطالعه یک قطعهٔ کوچک دیگر به پازل پاسخ به این سؤال اضافه می‌کند که داستان ما چه‌قدر رایج (یا نادر) در بستر گستردهٔ درام جهان است. کوتوله‌قرمزها ممکن است محله‌های سختی برای حیات باشند و این می‌تواند دلیلی باشد که ما به‌جای آن، بر روی یک ستاره زرد گ‑نوع نسبتاً آرام می‌چرخیم.